DE19952234A1 - Change element for gears, in particular, change rail for motor vehicle gears is made substantially of an injectable fiber reinforced plastic material - Google Patents

Abstract

The change element for gears, in particular, in the form of a change rail for motor vehicle gears is made substantially of an injectable fiber reinforced plastic material

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a switching element according to the preamble of Claim 1.

Zur Durchführung der Schaltvorgänge in Schaltgetrieben, z. B. in solchen von Kraftfahrzeugen, kommen in vielfältiger Weise Schaltelemente, beispielsweise Schaltschienen, zum Einsatz. Für die Herstellung dieser Schaltelemente werden - aus Festigkeitsgründen - überwiegend metallische Werkstoffe, insbesondere Stahl, verwendet. Kunststoffe finden dagegen - wegen im Verhältnis zum Metall guter Gleiteigenschaften - allenfalls im Bereich von Führungen, etwa als Gleitelement, Verwendung. Es handelt sich in diesem Fall zumeist lediglich um Kunststoffummantelungen der betreffenden Metallteile.To carry out the switching operations in manual transmissions, e.g. B. in those of Motor vehicles come in various ways, for example Shift rails, for use. For the manufacture of these switching elements are - from Strength reasons - mainly metallic materials, especially steel, used. Plastics, on the other hand, find - because of the good in relation to metal Sliding properties - at most in the area of guides, for example as a sliding element, Use. In this case, it is mostly just about Plastic sheathing of the relevant metal parts.

Die in vorstehenden beschriebenen konstruktiven Gegebenheiten bekannter Schaltelemente der in Rede stehenden Art bedingen diverse Nachteile. Nachteilig im Hinblick auf ein hohes Gewicht wirkt sich zum einen die überwiegende Verwendung metallischer Werkstoffe, insbesondere Stahl, aus. Sodann erweist sich die Fertigung als aufwendig und kostenintensiv. Bei der Herstellung derartiger Schaltelemente sind nämlich eine ganze Reihe von Fertigungsschritten erforderlich. So müssen zunächst die Stahlteile, z. B. als Stanz- oder Schmiedeteile, erstellt werden. Anschließend werden diese Teile an den entsprechenden Stellen wärmebehandelt (Kontaktflächen) und in den Führungen mit Kunststoff umspritzt.The constructional conditions described in the above are known Switching elements of the type in question have various disadvantages. A disadvantage in On the one hand, the predominant use affects a high weight metallic materials, in particular steel. Then the manufacturing turns out to be complex and cost-intensive. In the manufacture of such switching elements namely a whole series of manufacturing steps required. So first of all Steel parts, e.g. B. as stamped or forged parts. Then be these parts are heat-treated in the appropriate places (contact surfaces) and in the Molded plastic guides.

Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Schaltelemente für Getriebe, insbesondere Schaltschienen, so zu konzipieren, daß Gewichtsreduzierung und Herstellungsvereinfachungen ermöglicht werden.Based on the described prior art, it is the task of present invention, switching elements for transmissions, in particular shift rails, so to design that enables weight reduction and manufacturing simplifications become.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Schaltelement der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. According to the invention, the task is described for a switching element of the beginning Genus solved by the characterizing features of claim 1.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Grundgedankens der Erfindung enthalten die Patentansprüche 2-7. Der erfindungsgemäße Einsatz eines faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffs für die Herstellung des gesamten Schaltelements erbringt den wesentlichen Vorteil, daß sich auch sehr komplizierte Werkstückformen in einem Stück durch Extrudieren herstellen lassen. Damit können Strukturen (Fachwerke, Rippen usw.) verwirklicht werden, die unter den gegebenen Randbedingungen (Kräfte, Beanspruchungen) nur ein minimales Gewicht aufweisen.Advantageous refinements of the basic idea of the invention contain the Claims 2-7. The use of a fiber-reinforced according to the invention Provides thermoplastic for the manufacture of the entire switching element the main advantage that even very complicated workpiece shapes in one Have a piece made by extrusion. Structures (trusses, ribs etc.) can be realized under the given boundary conditions (forces, Stresses) have only a minimal weight.

Derartig optimierte Formgebungen des Schaltelements sind mit metallischen Werkstoffen nicht ohne weiteres realisierbar, weil hier nahezu jedes Gestaltmerkmal (Bohrungen, Kerben, Rippen etc.) mit kostenaufwendigen Bearbeitungsverfahren (beispielsweise spanabhebender Bearbeitung) verbunden ist.Such optimized shapes of the switching element are metallic Materials cannot be easily realized, because almost every design feature here (Bores, notches, ribs etc.) with costly machining processes (for example machining).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand einer Schaltschiene für ein Kraftfahrzeuggetriebe dargestellt.In the drawing is an embodiment of the invention using a shift rail shown for a motor vehicle transmission.

Es bezeichnet 10 insgesamt den tragenden Körper der Schaltschiene. Dieser besteht aus einem im Spritzgießverfahren hergestellten faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise PEEK. Er weist in seinem Inneren eine fachwerkartige Struktur auf, die durch sich im rechten Winkel kreuzende Rippen 11, 12 gebildet wird. Zwischen den einzelnen Rippen 11, 12 ergeben sich hierdurch entsprechend rechtwinklige Ausnehmungen 13, die für eine Gewichtsminimierung des gesamten Schaltelements sorgen. Ungeachtet des geringen Gewichts ist jedoch der tragende Körper 10 aufgrund der fachwerkartigen Struktur 11, 12, 13 in der Lage, große Kräfte bei nur geringer (elastischer) Verformung aufzunehmen. Die fachwerkartige Struktur 11, 12, 13 ist umfangsseitig von einem massiven Rahmen 14 umgeben, der einteilig und in einem Arbeitsgang an die fachwerkartige Struktur 11, 12, 13 angespritzt ist.It designates 10 in total the supporting body of the shift rail. This consists of a fiber-reinforced thermoplastic, preferably PEEK, produced by injection molding. It has a lattice-like structure in its interior, which is formed by ribs 11 , 12 crossing at right angles. This results in correspondingly rectangular recesses 13 between the individual ribs 11 , 12 , which ensure that the entire switching element is minimized in weight. Regardless of the low weight, however, the supporting body 10 is able to absorb large forces with only slight (elastic) deformation due to the framework-like structure 11 , 12 , 13 . The framework-like structure 11 , 12 , 13 is surrounded on the circumference by a solid frame 14 which is molded in one piece and in one operation onto the framework-like structure 11 , 12 , 13 .

Der Rahmen 14 ist dafür vorgesehen, die Flächen des Schaltelements, die einer erhöhten Flächenpressung ausgesetzt sind, z. B. Kontaktflächen für zu betätigende Getriebeteile (nicht dargestellt), aufzunehmen. Zwei derartige Kontaktflächen sind aus der Zeichnung ersichtlich und mit 15, 16 beziffert. Die Kontaktflächen 15, 16 können, wie gezeigt, durch Metallteile verstärkt bzw. besonders gegen Verschleiß geschützt werden. Zweckmäßigerweise dienen als metallische Verstärkung Blechformteile, die mit dem überwiegenden Kunststoff-Bestandteil durch Einlegen in eine Spritzgießform und anschließendes Umspritzen mit dem Kunststoff in einem Arbeitsgang verbindbar sind. The frame 14 is intended to cover the surfaces of the switching element which are exposed to increased surface pressure, e.g. B. contact surfaces for actuated gear parts (not shown). Two such contact surfaces can be seen in the drawing and numbered 15 , 16 . As shown, the contact surfaces 15 , 16 can be reinforced by metal parts or particularly protected against wear. Sheet metal parts are expediently used as the metallic reinforcement, which can be connected to the predominant plastic component by inserting them into an injection mold and then encapsulating them with the plastic in one operation.

An den Enden der Schaltschiene sind weitere Verstärkungsteile - mit 17 bzw. 18 bezeichnet - angespritzt, bei denen es sich um Gleitelemente zur Führung der Schaltschiene handelt. Die Verstärkungsteile 15, 16 bzw. 17, 18 können in einfacher Weise, z. B. als Blechformteile, vorgefertigt werden.At the ends of the shift rail further reinforcement parts - designated 17 or 18 - are injection molded, which are sliding elements for guiding the shift rail. The reinforcing parts 15 , 16 and 17 , 18 can in a simple manner, for. B. as sheet metal parts, are prefabricated.

Claims (7)

1. Schaltelement für Getriebe, insbesondere Schaltschiene für Kraftfahrzeuggetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff, zumindest überwiegend, ein spritzfähiger faserverstärkter Kunststoff dient.1. Switching element for transmissions, in particular shift rail for motor vehicle transmissions, characterized in that an injection-capable, fiber-reinforced plastic is used as the material, at least predominantly. 2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als faserverstärkter Kunststoff thermoplastisches PEEK verwendet wird.2. Switching element according to claim 1, characterized in that as fiber reinforced plastic thermoplastic PEEK is used. 3. Schaltelement nach Anspruch 1 oder 2, mit einem tragenden Körper und Stellen, die erhöhter Flächenpressung ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Körper (10) ausschließlich aus Kunststoff besteht und - gegebenenfalls - nur die einer erhöhten Flächenpressung ausgesetzten Stellen (15, 16; 17, 18) eine metallische Verstärkung aufweisen.3. Switching element according to claim 1 or 2, with a load-bearing body and points that are exposed to increased surface pressure, characterized in that the load-bearing body ( 10 ) consists exclusively of plastic and - optionally - only those exposed to increased surface pressure ( 15 , 16 ; 17 , 18 ) have a metallic reinforcement. 4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Körper (10) eine fachwerkartige, von entsprechenden Ausnehmungen (13) durchbrochene Struktur (11, 12) aufweist.4. Switching element according to claim 3, characterized in that the supporting body ( 10 ) has a framework-like structure ( 11 , 12 ) broken through by corresponding recesses ( 13 ). 5. Schaltelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fachwerkartige Struktur (11, 12, 13) einteilig von einem massiven Rahmen (14) umgeben ist.5. Switching element according to claim 4, characterized in that the framework structure ( 11 , 12 , 13 ) is surrounded in one piece by a solid frame ( 14 ). 6. Schaltelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen (15, 16, 17, 18) erhöhter Flächenpressung räumlich dem massiven Rahmen (14) zugeordnet sind.6. Switching element according to claim 5, characterized in that the locations ( 15 , 16 , 17 , 18 ) of increased surface pressure are spatially associated with the solid frame ( 14 ). 7. Schaltelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß als metallische Verstärkung Blechformteile (15, 16, 17, 18) dienen, die mit dem überwiegenden Kunststoff-Bestandteil durch Einlegen in eine Spritzgießform und anschließendes Umspritzen mit dem Kunststoff in einem Arbeitsgang verbindbar sind.7. Switching element according to one or more of claims 3-6, characterized in that sheet metal parts ( 15 , 16 , 17 , 18 ) serve as the metallic reinforcement, which with the predominant plastic component by insertion into an injection mold and subsequent extrusion coating with the plastic are connectable in one operation.